液滴數(shù)字PCR是在傳統(tǒng)PCR技術基礎上的第三代技術,該技術主要是經(jīng)過聚合酶鏈式反應（PCR）,通過對液滴圖像的識別與檢測來對DNA中的核酸分子進行精確的定量即絕對定量。但在以往對液滴圖像識別結果讀出的過程中,通常采取人工查數(shù)的方式,這種情況下往往會因為極其龐大的核酸數(shù)量而造成統(tǒng)計困難,或是在反應核酸液滴極少的情況下容易出現(xiàn)識別失誤。本文針對上述情況,通過對數(shù)字PCR液滴圖像進行相關處理以及算法優(yōu)化提高識別效率,從液滴圖像采集到完成一系列圖像處理來實現(xiàn)液滴的精確識別。本文共從三個方面著手來提高液滴圖像識別的精度:第一個方面從圖像灰度化、圖像平滑去噪和基于分數(shù)階微分的圖像增強等方面對液滴圖像進行預處理;第二個方面為基于粒子群優(yōu)化的閾值液滴圖像檢測,將粒子群優(yōu)化結合大津法進行液滴分割,并將得到的二值圖像進行形態(tài)學優(yōu)化;第三個方面為基于分水嶺算法與Canny邊緣檢測的合并,簡介分水嶺算法的原理和各類邊緣檢測算子,并將距離變換結合分水嶺分割并與改進的Canny邊緣檢測合并,通過最終圖像識別能得出算法優(yōu)化的可行性。實驗結果表明,通過優(yōu)化的算法,在對液滴進行檢測分析時,在邊緣增強方面能得到非常好的效... 

【文章來源】：沈陽理工大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

數(shù)字PCR工作原理圖

圖 1.2 數(shù)字 PCR 和傳統(tǒng) PCR 比較示意圖Fig 1.2 A schematic comparison of digital and traditional PCR傳統(tǒng)的 PCR 中主要采用的多孔管或者 PCR 管來作為培養(yǎng)容器，在測試過程中需要使用多個 PCR 管才能夠滿足其檢測需要，在試劑需求量方面也很大，這樣就造成了不必要的浪費，其檢測結果存在靈敏度不高以及準確度低下等問題。在進行擴增時，并不是無限制的擴增，實際情況上是當反應產(chǎn)物濃度達到一定值時，使得擴增反應達到飽和效果，成為飽和值，這個值為1110分子/微升，可以通過公式（1-1）來計算原始模版分子的數(shù)量：3011n 210 /20LLμμ×= （1-1）通過多次試驗可以得知，初始模版上的分子數(shù)不能夠低于 2000，如果低于這個數(shù)字，其反應時成功率以及重復性會比較差，主要原因是在反應溶液中存在大量的 DNA 和待檢測的單分子，這些分子之間存在競爭，同時引物二聚體和 PCR抑制劑[11]，也是降低單分子檢測成功率的一個非常重要的因素，單分子擴增時所

圖 1.3 液滴數(shù)字 PCR 平臺原理示意圖Fig1.3 schematic diagram of droplet digital PCR platform1.4.2 數(shù)字 PCR 檢測流程數(shù)字PCR在對DNA進行檢測時已經(jīng)形成了一套完備的流程，其流程步驟如下（1）取樣和試劑制備，對需要檢測的 DNA 進行取樣，并針對該 DNA 制CR 擴增時需要的試劑。（2）制備微滴，主要原理是對把液滴存在油相中，具體方法是水動力法，在水動力法下可以分為三大類：T 型通道法、共流聚焦法和流動聚焦法。其中用的為第一種方法，其主要特點就是制作時間短且包裹性較強。T 型通道法示如圖 1.4 所示：

【參考文獻】：
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本文編號：3496283